机械工程控制基础课件-第六章.pptVIP

加入PI后，系统从O型 I型，系统的稳态误差得以消除或减少，提高系统的稳态精度，但相应裕量有所减少，稳定程度变差。所以只有稳定裕量足够大时才能采用这种控制。 二、比例微分调节器（PD）图6.27 其中： 显然：PD校正使相位超前 当采用PD控制后，相位裕度，稳定性增强；系统的快速性提高。所以，PD控制提高了系统的动态性能，但微分作用很容易放大高频噪音，高频增益，抗干扰的能力减弱；因此，常配以高频噪音滤波环节。 三、比例积分微分调节器（PID） 当 时，PID调节器的图如左图6.29示： 图参见笔记P/162，图6.24 图6.29 PID调节器在低频段起积分作用，改善系统的稳态性能；在中频段起微分作用，改善系统的动态性能。它相当于滞后-超前校正 相比之下，PID调节器的功能最好 工业中用集成运算放大器制成的PID控制器可方便地调整其参数 ，在调试系统时非常方便，因而得到了广泛应用。 PID调节器的控制作用有以下几点： ⑴比例系数kp—决定控制作用的强弱， 而动态响应速度上升；但kp过大会使动态质量变坏，引起被控制量振荡甚至导致闭环系统不稳定。 ⑵子比例调节的基础上加上积分控制—可消除ess，但使系统的动态过程变慢，且过强的积分作用使系统的超调量 ，稳定性变坏。 ⑶微分的控制作用是跟偏差的变化速度有关的，微分的控制有助于减少超调，克服振荡，使系统趋于稳定，并能加快系统的响应速度，减小调整时间，从而改善了系统的动态性能；但其放大了噪声信号。 §6.5 并联校正 采用并联校正，不仅可以得到与串联校正相同的效果，还可以得到通过串联校正不能得到的特殊校正功能。 反馈校正 顺馈校正 从系统某一环节的输出中取出信号，经过反馈校正环节加到该环节前面某一环节的输入端，与那里的输入信号叠加，从而形成一个局部内回路，被包围环节常常是校正系统中性能最需要改善的环节。 图6.30 一、反馈校正 反馈校正目的：用所形成的局部回路较好的性能替换被包围环节较差的性能。 常利用反馈校正实现如下目的： （1）利用反馈校正取代某一环节。如上图6.29示、局部回路的频率特性为： 若在系统主要工作频率范围内，能使得： 则该式可近似表示为： 相当于局部回路的频率特性，完全取决于校正环节的频率特性，而与被包围的 环节无关。 时间常数大，对系统的性能常产生不良影响，但利用反馈校正少减小时间常数.如图6.31所示： （2）减小时间常数 图6.31 对惯性环节接入比例反馈，局部回路的传递函数为： 可见结果仍是惯性环节，但时间常数由 （3）对振荡环节接入速度反馈 对振荡环节接入速度反馈可增大阻尼比。这对小阻尼振荡环节减小谐振幅值有利。 图示局部回路的传递函数 : 可见：结果仍是振荡环节，但 显著 ， 不变 在高精度控制系统中，保证系统稳定的同时，还要减小甚至消除系统误差和干扰的影响。为此，在反馈控制回路中加上顺馈装置，组成一个复合校正系统，顺馈校正是一种输入补偿的复合校正。如下图6.33示. 二、顺馈校正 图6.33 系统的误差： 应使 即： 为使 按上式设计的顺馈校正，系统的输出量在任何时刻都可完全无误地复现输入量，具有理想的时间响应特性，这种顺馈校正，实际上是在系统中增加一个输入信号 产生的误差抵消了原输入量 所产生的误差。 但在工程实际中， 常较复杂，所以：完全实现 所表示的补偿条件较困难。 1.明确在预先规定系统性能指标情况下，如何选择适当的校正环节和参数使系统满足这些要求。 2.掌握系统的时域性能指标，频域性能指标，以及它们之间的相互关系和各种校正方法的实现。 3.侧重利用Bode图去分析和综合控制系统。 4.了解开环Bode图与反馈系统性能的关系，确定串联校正装置。 第六章 小结 其中，增益调整的实现比较简单，增益的调整从Bode图上看，只能使对数幅频特性曲线上下平移，也不能改变曲线的形状。 所以，单凭调整增益，往往不能很好地解决各指标间相互制约的矛盾，还须附加校正装置。 一、相位超前校正 图6.14 RC超前环节 图6.15 超前环节的频率特性 为了充分发挥相位超前环节的相位超前作用，应求出相位超前环节的最大相位超前量。 这种简单的超前网络科设置在两级放大器之间，但负载效应和增益损失(0k1)，常限制了它的实际应用，常用的是由运算放大器组成的有源超前校正。 超前校正的作用可用下图来说明： 幅